JP4088651B2 - し渣洗浄脱水機 - Google Patents

Description

下水廃水や汚泥等からスクリーン等によって分離・除去された繊維、ビニル袋等の夾雑物をし渣と称し、本発明は、このようなし渣を衛生的なものとするため洗浄し、かつ取り扱い性改善のため脱水するし渣洗浄脱水機に関する。

下水処理場においては、下水処理設備によって汚水がし渣除去装置で処理され、し渣が排出される。このし渣は、そのままでは人糞や腐敗性の有機物を含み、含水率も高い。そのため、運搬等に際し非衛生的であり、取り扱い性も悪い。その上、埋立等の処分場においては、悪臭や地下水汚染の原因となる。従って、し渣除去装置から排出したし渣を衛生的なものにして環境汚染を防止するために洗浄すること、およびこのし渣の取り扱い性を改善するため脱水することが一般的に行なわれている。

このようなし渣の洗浄脱水には、従来より、各種の洗浄装置と脱水装置とを適宜組み合わせて使用している。しかしながら、このような洗浄装置と脱水装置とを組み合わせて使用する場合、各々専用機器を設けるため、大きな設置スペースと運転動力を必要としていた。

このような問題点を改善するため、洗浄機能と脱水機能とを併せ持つし渣洗浄脱水装置が従来より提案されている。このような従来例に係る洗浄脱水装置について、添付図１１〜図１４を参照しながら以下説明する。図１１は従来例に係る一体形し渣洗浄脱水装置の基本構成図、図１２は図１１の一体形し渣洗浄脱水装置に用いられるスクリーン式し渣除去装置を示す一部切欠概略斜視図、図１３は他の従来例に係るし渣洗浄脱水装置の実施例の内部構造を説明する縦断面図、図１４は図１３のし渣洗浄脱水装置に配備されている圧力調節管の構造を示す縦断面図である。

図１１において、従来例に係る一体形し渣洗浄脱水装置４０は、（ａ）し渣装入口と、し渣洗浄用の洗浄水を供給する洗浄水供給手段と、洗浄水を撹拌する撹拌装置４４とを有する撹拌洗浄室４２ａ、（ｂ）この撹拌洗浄室４２ａの洗浄水からし渣を分離・除去するスクリーン式し渣除去装置５０、（ｃ）前記スクリーン式し渣除去装置５０によりし渣が分離・除去された洗浄水を排出するための排出手段４５と、水位調節用の越流堰４８とを有する洗浄水排出室４２ｂを備えている。

そして、前記スクリーン式し渣除去装置５０が、図１２に示すように、撹拌洗浄室４２ａと洗浄水排出室４２ｂとの間に配置され両室を区分するとともに、一部が開放され、洗浄水が通過する際に、洗浄水に混在するし渣を分離・除去する環状スクリーン５１と、この環状スクリーン５１の内面上に分離されたし渣を掻き取り搬送するスクリューコンベア５２と、このスクリューコンベア５２で搬送された前記し渣を圧縮・脱水するプレス部５３と、圧縮・脱水されたし渣を搬出する搬出部５４とを備えてなる（特許文献１参照）。

しかしながら、前記従来例に係る一体形し渣洗浄脱水装置は、多大な容量を有する撹拌洗浄室４２ａと洗浄水排出室４２ｂとを必要とする上、これらの設置スペースが非常に大きなものとなる。

このような欠点を解消する他の従来例に係るし渣洗浄脱水装置として、図１３および図１４に示すし渣洗浄脱水装置がある。この従来例に係るし渣洗浄脱水装置は、上部に受け入れホッパー７２、下部に排水溝６９を介して排水パン７０と排水管７１とを備えているし渣洗浄脱水装置６１の本体６２内に、駆動装置６３によって回転する回転軸の外周に搬送スクリュー羽根が備えられているスクリュー６４が配備されている。

同時に、このし渣洗浄脱水装置６１は、前記受け入れホッパー７２を介して本体６２内に投入された被処理物が前記スクリュー６４の回転によって搬送されていく本体６２の先端側に洗浄室６５が配備され、当該洗浄室６５内に延びる前記回転軸の外周には圧縮スクリュー羽根が配備されて圧縮スクリュー６６が形成されているとともに、前記洗浄室６５内に洗浄水を供給する洗浄水管６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃが洗浄室６５の上部に取り付けられており、前記被処理物が搬送されていく当該洗浄室６５の先端側に略９０度の角度で上方向に伸びる背圧ベンド管６７の後端側が接続されている。

また、このし渣洗浄脱水装置６１は、当該背圧ベンド管６７の先端側に圧力調節リング７４を内部に備えている圧力調節管７３の後端部が上方向に向けて連接されており、前記圧力調節リング７４は、次に述べるように構成されている。

即ち、前記圧力調節リング７４は、圧力調節管７３の１／２乃至２／３の高さ方向に亘って内径が上方に向かうに従って小さくなるテーパー状に形成されている下側部分と、引き続いて圧力調節管７３の１／２乃至１／３の高さ方向に亘って内径が上方に向かうに従って大きくなるテーパー状に形成されている上側部分とからなる。また、この圧力調節管７３の先端端側には、内径が後端側から先端側に向けてテーパー状に拡径した搬送管７５の後端側が接続されている。
特開平１０−３０５２９８号公報 特許第３７６３０６０号公報

即ち、上記従来例に係るし渣洗浄脱水装置６１は、内部にテーパ部を有する前記圧力調節管７３でし渣に対する背圧を作用させ、前記搬送管７５においてはし渣への背圧は作用させない構成となっている。ところが、上記従来例に係るし渣洗浄脱水装置６１は、洗浄脱水したし渣を、このし渣洗浄脱水装置６１の底面から約２．５ｍ以上の高さまでは垂直搬送するとの記載があるが、長手方向への搬送については記載がない。

従って、本発明の目的は、コンパクトな１台の装置でし渣の洗浄および脱水を効率的に行なうとともに、コンベア等他の搬送手段を用いることなく低動力で、洗浄脱水後のし渣を長手方向上方の次工程投入部に長距離搬送可能なし渣洗浄脱水装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明の請求項１に係るし渣洗浄脱水機が採用した手段は、ハウジング内に、駆動モータにより回転されるスクリュー軸と、このスクリュー軸外周に設けられスクリュー軸の回転によりし渣を搬送するためのスクリューとを収納し、前記ハウジングの入口側から出口側に向かって、先ず、し渣を投入するためハウジング上部に開口された投入部を備えている。

そして次に、このし渣洗浄脱水機は、前記スクリュー軸の軸心に貫通して設けられたスクリュー洗浄水供給路からスクリュー洗浄水供給ノズルを介して噴射されたスクリュー洗浄水により前記し渣を洗浄するための洗浄ゾーンと、前記スクリュー軸外周に設けられたスクリューを小ピッチ化し、この小ピッチスクリューの回転によって洗浄後のし渣を加圧脱水する脱水ゾーンとを備えるとともに、前記ハウジングの出口に、加圧脱水される前記し渣に背圧を付与するため、水平面から上向きの傾斜角度が３５〜５５度に形成されたエルボ部とこのエルボ部後方で拡径された直管部とを備えて構成された背圧管を接続したことを特徴とするものである。

本発明の請求項２に係るし渣洗浄脱水機が採用した手段は、請求項１に記載のし渣洗浄脱水機において、前記スクリュー軸が正転、逆転何れも可能なよう構成されたことを特徴とするものである。

本発明の請求項３に係るし渣洗浄脱水機が採用した手段は、請求項１または２に記載のし渣洗浄脱水機において、前記背圧管を構成する直管部の内径が、前記ハウジングの出口内径より、少なくとも２０ｍｍ以上拡径して構成されたことを特徴とするものである。

本発明の請求項４に係るし渣洗浄脱水機が採用した手段は、請求項３に記載のし渣洗浄脱水機において、前記背圧管を構成する直管部の内径が、前記ハウジングの出口内径に対し、エキセントリックに接続して構成されたことを特徴とするものである。

本発明の請求項５に係るし渣洗浄脱水機が採用した手段は、請求項１または４のうちの何れか一つの項に記載のし渣洗浄脱水機において、前記洗浄ゾーンに、前記スクリューによって搬送されて来たハウジング内のし渣を洗浄するための洗浄部洗浄水供給ノズルを備えるとともに、前記洗浄ゾーンを含むハウジングの下部に、洗浄後の前記し渣から前記洗浄水を分離するためのスクリーンを備えたことを特徴とするものである。

本発明の請求項６に係るし渣洗浄脱水機が採用した手段は、請求項１乃至５のうちの何れか一つの項に記載のし渣洗浄脱水機において、前記脱水ゾーンに、この脱水ゾーンを洗浄するための脱水部洗浄水供給ノズルを備えたことを特徴とするものである。

本発明の請求項１に係るし渣洗浄脱水機は、ハウジング内に、駆動モータにより回転されるスクリュー軸と、このスクリュー軸外周に設けられスクリューとを収納し、前記ハウジングの入口側から出口側に向かって、し渣を投入するためハウジング上部に開口された投入部と、スクリュー洗浄水により前記し渣を洗浄するための洗浄ゾーンと、小ピッチスクリューの回転によって洗浄後のし渣を加圧脱水する脱水ゾーンとを備えている。

同時に、このし渣洗浄脱水機によれば、前記ハウジングの出口に、加圧脱水される前記し渣に適切な背圧を付与するため、水平面から上向きの傾斜角度が３５〜５５度に形成されたエルボ部とこのエルボ部後方で拡径された直管部とを備えて構成された背圧管を接続したので、コンパクトな１台の装置でし渣の効果的な洗浄と脱水が可能となるとともに、前記背圧管によってし渣を脱水する際の背圧を付与して、低動力で洗浄脱水後の前記し渣を長手方向上方の次工程投入部へ長距離搬送可能となった。

また、本発明の請求項２に係るし渣洗浄脱水機によれば、前記スクリュー軸が正転、逆転何れも可能なよう構成されたので、洗浄中に前記スクリュー軸を正転、逆転させてし渣を前進、後進させ、前記し渣全体を万遍なく洗浄することが可能となった。

更に、本発明の請求項３に係るし渣洗浄脱水機によれば、前記背圧管を構成する直管部の内径が、前記ハウジングの出口内径より少なくとも２０ｍｍ以上拡径して構成されたので、洗浄脱水後のし渣の外表面に対する背圧管の接触抵抗が大幅に低減され、前記し渣の長距離搬送がスムーズに行なえるようになり、かつ駆動モータへの過負荷を確実に防止できるようになった。

また一方、本発明の請求項４に係るし渣洗浄脱水機によれば、前記背圧管を構成する直管部の内径が、前記ハウジングの出口内径に対しエキセントリックに接続して構成されたので、前記ハウジング出口から背圧管への接続段差がなくなり、洗浄脱水後のし渣の移送、排出が更にスムーズに行なえる。

本発明の請求項５に係るし渣洗浄脱水機によれば、前記洗浄ゾーンに、前記スクリューによって搬送されて来たハウジング内のし渣を洗浄するための洗浄部洗浄水供給ノズルを備えるとともに、前記洗浄ゾーンを含むハウジングの下部に、洗浄後の前記し渣から前記洗浄水を分離するためのスクリーンを備えたので、前記し渣の洗浄を更に徹底して行えるとともに、前記し渣と洗浄排水との分離を効果的に行なえる。

また、本発明の請求項６に係るし渣洗浄脱水機によれば、前記脱水ゾーンに、この脱水ゾーンを洗浄するための脱水部洗浄水供給ノズルを備えたので、脱水ゾーンの洗浄が容易となった。

先ず、本発明の実施の形態に係るし渣洗浄脱水機の構成を、添付図１〜図３を用いて以下に説明する。図１は本発明の実施の形態に係るし渣洗浄脱水機全体を示す模式的外形図、図２は本発明の実施の形態に係るし渣洗浄脱水機を一部切り欠いて示す模式的部分縦断面図、図３は図２の矢視Ａ−Ａを示す模式的横断面図である。

図１および図２において、本発明に係るし渣洗浄脱水機１は、し渣洗浄脱水機本体２とこのし渣洗浄脱水機本体２の外殻を形成するハウジング４の出口側に接続された背圧管３とからなる。前記し渣洗浄脱水機本体２のハウジング４内にはスクリュー軸５が収納され、駆動モータ６により減速機７を介して回転されるよう構成されている。

前記スクリュー軸５の外周にはスクリュー５ａ，５ｂが設けられ、このスクリュー軸５の回転により、前記スクリュー５ａ，５ｂが投入されたし渣をハウジング４内で搬送する構成をなしている。前記スクリュー軸５に設けられたスクリューは、次に述べる投入部８と洗浄ゾーン９におけるピッチｐ_０のスクリュー５ａ対し、脱水ゾーン１０におけるピッチｐ_１は前記ピッチｐ_０より小さい小ピッチスクリュー５ｂで形成され、前記スクリュー５ａと小ピッチスクリュー５ｂとは連続的に構成されている。

また、前記スクリュー軸５の軸心には、スクリュー洗浄水供給路１１が貫通して設けられ、スクリュー軸５の軸端からスクリュー洗浄水１２ａを供給できるよう構成されている。そのため、前記スクリュー軸５の軸端には、配管やホースを接続した際、駆動モータ６からの回転力が伝わらないようロータリジョイント１３が設けられ、このロータリジョイント１３にスクリュー洗浄水供給口１２が取り付けられている。更に、このスクリュー軸５は、後述する実施例で説明するように、正転、逆転何れも可能なよう構成されている。

そして、前記ハウジング４の入口側から出口側に向かって、し渣を投入するためハウジング４上部に開口された投入部８と、し渣を洗浄するための洗浄ゾーン９と、洗浄後の前記し渣を脱水するための脱水ゾーン１０とが備えられている。前記投入部８には、し渣の受け入れを容易にするため、図１に示す如く受入ホッパー８ａを取り付けても良い。また、この投入部８には、投入されたし渣の予備洗浄および投入部８内部を洗浄するため、投入部洗浄水１４ａを供給する投入部洗浄水供給ノズル１４が備えられている。

次に、前記洗浄ゾーン９においては、図３に示す如く、スクリュー軸５の軸心に貫通して設けられた前記スクリュー洗浄水供給路１１に供給されたスクリュー洗浄水１２ａが、前記スクリュー軸５に放射状に開孔されたスクリュー洗浄水供給ノズル１５からスクリュー洗浄水１５ａとして噴射され、スクリュー５ａによって搬送されて到来した前記し渣を洗浄するよう構成されている。同時にまた、前記ハウジング４上部に設けられた洗浄部洗浄水供給ノズル１６からも洗浄部洗浄水１６ａが供給され、前記し渣を更に洗浄するよう構成されている。

一方、前記脱水ゾーン１０においては、し渣と水分を分離するためのパンチングメタル等の図示しない円筒状スクリーンが前記小ピッチスクリュー５ｂとハウジング４の間に設けられており、前記スクリュー軸５の外周に設けられたピッチｐ_１の小ピッチスクリュー５ｂの回転によって、洗浄後のし渣をハウジング４出口側に向かって圧密し、水分は円筒状スクリーンによって分離され外側に排出することにより脱水するよう構成されている。

また、この脱水ゾーン１０には、この脱水ゾーン１０を洗浄するため、脱水部洗浄水１７ａを供給する脱水部洗浄水供給ノズル１７が備えられている。即ち、脱水ゾーン１０では、ハウジング４の上面の脱水部洗浄水供給ノズル１７から円筒状スクリーンへ脱水部洗浄水１７ａが吹き出し、前記円筒状スクリーンの外面及び孔を洗浄できるように構成されている。尚、洗浄時に供給された脱水部洗浄水１７ａは、この円筒状スクリーンを外周し、排水トレイ１９を経由して機外へ排出される。

そして更に、前記洗浄ゾーン９を含む前記ハウジング４下部には、スクリュー５ａの回転とともに万遍なく洗浄されたし渣から、洗浄排水１８ａを分離するためのスクリーン１８が備えられている。そして、分離されたこの洗浄排水１８ａは排水トレイ１９に集水され、排水口２１から排水２１ａとして排出されるよう構成されている。この排水トレイ１９には、トレイ内洗浄水２０ａをトレイ１９内に供給し内部を洗浄するためのトレイ内洗浄水供給口２０が備えられている。前記スクリーン１８は、ウェッジワイヤーや金網を背面から補強して構成されたものが好ましい。

以上説明したスクリュー洗浄水１２ａ，１５ａ、投入部洗浄水１４ａ，洗浄部洗浄水１６ａ，脱水部洗浄水１７ａおよびトレイ内洗浄水２０ａを供給する夫々の流路には、夫々の洗浄水流量を調節するため図示しない流量調節弁を取り付けるのが好ましい。また、必要に応じて流路を自動開閉するための電磁弁を各供給流路に取り付け、図示しない制御器に内蔵されたシーケンサによって自動開閉できるように構成するのが更に好ましい。

次に、本発明のし渣洗浄脱水機に係る前記背圧管３の実施の形態について、以下図４および図５を併用しながら説明する。図４は本発明の実施の形態に係るし渣洗浄脱水機のエキセントリック型背圧管を示す外形図、図５は本発明の他の実施の形態に係るし渣洗浄脱水機のエキセントリック型背圧管を示す外形図である。

本発明のし渣洗浄脱水機に係る前記背圧管３は、図１に示す如く、し渣洗浄脱水機本体２のハウジング４出口側に接続して構成され、加圧脱水される前記し渣に適正な背圧を付与する。この背圧管３は、前記ハウジング４の出口に、少なくとも、水平面から上向きの傾斜角度が３５〜５５度に形成されたエルボ部３ｃとこのエルボ部３ｃ後方で拡径された直管部３ａとを備えて構成されるのが好ましい。

前記背圧管３の水平面からの傾斜角度θが３５度未満であると、し渣に対する背圧が不十分なため含水率が高く、ＳＳ除去率も７０％未満の状態となり洗浄性も悪化する。また、前記傾斜角度θが５５度を越えると、含水率の低減およびＳＳ除去率の増加が急激に停滞する上、背圧が大きくなり過ぎて駆動モータ６が過負荷となるからである。

次に、このような背圧管３の実施の形態について述べる。先ず、前記背圧管３の実施の形態に係る一つは、直管部３ａの内径ｄ_１の中心をレデューサ部３ｂ、エルボ部３ｃおよび前記ハウジング４の出口内径ｄ_０の中心に一致させて接続した構成、即ち、図１に示す如くコンセントリックに接続して構成されたものである。

しかしながら、前記し渣の移送、排出が更にスムーズに行なえるという点から、図２あるいは図４に示す如く、直管部３ａ内径ｄ_１の中心をレデューサ部３ｅ、エルボ部３ｃおよび前記ハウジング４の出口内径ｄ_０の中心から偏心させて、前記直管部３ａ内底面を前記レデューサ部３ｅ、エルボ部３ｃおよび前記ハウジング４の出口内径ｄ_０の底面に段差の無いようエキセントリックに接続した構成とするのが好ましい。

あるいはまた、前記背圧管３は、図５に示す如くレデューサ部３ｅを削除して、直管部３ａ内底面をエルボ部３ｃおよび前記ハウジング４の出口内径ｄ_０の底面に段差の無いようエキセントリックに接続した構成としても好ましい。更に、このような背圧管３は、図１を平面視したとき、し渣洗浄脱水機本体２とこの背圧管３の夫々の中心線が直線状に一致するよう構成するのが良いが、前記両中心線がある角度をなして斜めに配置されて構成しても良い。

更に、このような背圧管３は、この背圧管３を構成する直管部３ａの内径ｄ_１が、前記ハウジング４の出口内径ｄ_０より少なくとも２０ｍｍ以上拡径して構成されるのが好ましい。前記背圧管３を構成する直管部３ａの内径ｄ_１とハウジング４の出口内径ｄ_０との差異（ｄ_１−ｄ_０）が２０ｍｍ未満であると、し渣洗浄脱水機本体２より搬送されて来た洗浄脱水後のし渣と前記直管部３ａ内面との接触抵抗が大きくなり、駆動モータ６の過負荷を生じる恐れがあり、場合によってはし渣が背圧管３内で詰まってしまうからである。

このようにして、本発明に係るし渣洗浄脱水機１によって洗浄脱水されたし渣は、上述の如く構成された背圧管３によって、更に圧密されつつ長手方向上方に搬送された後、例えば図１に示すように、次工程のホッパー２５に排出されるのである。

前記背圧管３の長さＬは、２〜７ｍの範囲であるのが好ましい。前記背圧管３の長さＬが２ｍ未満であると背圧管３内のし渣と背圧管３の接触面積が小さ過ぎて背圧不足のため脱水不十分となり、前記長さＬが７ｍを越えると前記接触面積が大きすぎて接触抵抗が増大し、駆動モータ６が過負荷となるからである。ここで、前記背圧管３の長さＬは、図１に示す如く、直管部３ａの中心線と、両端のエルボ部３ｃ，３ｄ各々の両端開放面中心線とが交わる交点Ｑ，Ｒを結ぶ直線距離として定義される。

以上、本発明に係るし渣洗浄脱水機は、ハウジング内に、駆動モータにより回転されるスクリュー軸と、このスクリュー軸外周に設けられスクリューとを収納し、前記ハウジングの入口側から出口側に向かって、ハウジング上部に開口された投入部と、スクリュー洗浄水により前記し渣を洗浄するための洗浄ゾーンと、洗浄後のし渣を加圧脱水する脱水ゾーンとを備えている。

同時に、このし渣洗浄脱水機は、前記ハウジングの出口に、加圧脱水される前記し渣に背圧を付与するため、水平面から上向きの傾斜角度が３５〜５５度のエルボ部とこのエルボ部後方で拡径された直管部とを備えて構成された背圧管を接続したので、コンパクトな１台の装置でし渣の効果的な洗浄と脱水が可能となるとともに、前記背圧管によってし渣を脱水する際の背圧を付与して、洗浄脱水後の前記し渣を長手方向上方の次工程投入部へ離搬送可能となった。

本発明に係るし渣洗浄脱水機によるし渣洗浄脱水の実施例について、実験フローを示す図６を参照しながら以下説明する。図６において、下水処理場内の汚水沈砂池３０から、既設のスクリーン３１とコンベア３２を介して採取したし渣Ｍ１を計量した後、本発明に係るし渣洗浄脱水機１に投入した。

諸条件のもとでし渣洗浄脱水機１を稼動して、し渣洗浄機本体２に接続された背圧管３からシュータ３３を経て排出された洗浄脱水後のし渣Ｍ２を容器３４に採取し、その含水率および含有ＳＳ量を分析するとともに外観と臭気を確認した。尚、洗浄水３５は、下水処理場濾過水を洗浄用ポンプ３６で加圧して前記し渣洗浄脱水機本体２に供給した。また、本実施例に用いた本発明に係るし渣洗浄脱水機１は、各部位の洗浄水供給路に前述したような電磁弁が取り付けられ、シーケンサによって予め設定された条件で作動するよう構成されたものを使用した。

このような実験フローによって、先ず、洗浄回数、背圧管長さＬ、洗浄時間およびし渣充填量等の条件を変更して基礎実験を行い、洗浄脱水されたし渣の含水率およびＳＳ除去率の傾向から最適運転フローを決定し、その後は最適運転フローでのし渣の洗浄性や脱水性等を検証した。脱水性能の指標としては含水率７０％以下、洗浄性能の指標としてはＳＳ除去率８０％以上を良好とした。

実験条件を変更して得られた洗浄性および脱水性の傾向を表１に示す。洗浄回数を増やすと脱水性が低下し、背圧管長さＬ、洗浄時間を増やすと洗浄性および脱水性が共に向上した。前記背圧管長さＬが２ｍ未満であると、し渣に対する接触抵抗が少ないため背圧不足となり脱水能力が不十分であった。また、１バッチ当り投入するし渣充填量を減らしてみたが、洗浄・脱水性に目立った変化は認められなかった。このような基礎実験から、表１に示した結果を目安として次の最適運転フローを検討した。

上記基礎実験結果をもとに、更に詳細な条件検討を行い、最終的に決定した最適運転フローを図７に示す。以降は、この最適運転フローによる条件にて実験を行なった。図７中の○印は、各工程において各洗浄やスクリューの作動するタイミングを表し、右端欄の所要時間は各工程の所要時間を示している。以下、図７に示した最適運転フローについて、図１〜図３および図６を併用しながら工程順に説明する。

（１）先ず、本発明に係るし渣洗浄脱水機本体２を起動して、洗浄脱水前のし渣（Ｍ１）１０Ｌを投入部８に投入する。そして、スクリュー洗浄水１２ａ，１５ａおよび投入部洗浄水１４ａを供給して、前記洗浄水によるし渣洗浄を行ないつつ、スクリュー５ａを正転させてし渣を次の洗浄ゾーン９へ搬送する。
（２）次いで、洗浄ゾーン９に搬送されたこのし渣に、スクリュー洗浄水供給ノズル１５からスクリュー洗浄水１５ａを噴射させて洗浄する第１洗浄を行なう。

（３）スクリュー５ａを逆転させて前記し渣を後進させる。
（４）スクリュー５ａの逆転によって後進して来た前記し渣に、洗浄部洗浄水供給ノズル１６から洗浄部洗浄水１６ａを噴射させて洗浄する第２洗浄を行なう。
（５）再度、スクリュー５ａを正転して前記し渣を回転させながら前進させ、前記スクリュー洗浄水１５ａによる洗浄を行なう。その後、上記（２）〜（５）の工程を全４回繰り返す。

（６）次いで、スクリュー５ａおよび５ｂを正転させて前記し渣を圧送しながら、前記スクリュー洗浄水１５ａによる洗浄を万遍なく行なう。
（７）その後、スクリュー５ｂを正転させて前記し渣を圧送、脱水し、し渣洗浄脱水機本体２から排出する。
（８）脱水部洗浄水供給ノズル１７から脱水部洗浄水１７ａを供給して、脱水ゾーン１０の洗浄を行なう。

次に、このような最適運転フローにより、背圧管３については、管径１５０Ａ（内径 １５５．２ｍｍ）のエルボ部、レデューサ部、および管径２００Ａ（内径２０４．７ｍｍ）の直管部、直管部と同径のエルボ部をコンセントリックに接続した背圧管（背圧管長さＬが３．５ｍ）を用いた実証試験を実施した。即ち、本実証試験においては、図６に示した実験フローによって採取した洗浄脱水前のし渣（Ｍ１）１０Ｌを本発明に係るし渣洗浄脱水機１に投入して、洗浄脱水後のし渣Ｍ２を採取し、前記洗浄脱水前後のし渣Ｍ１，Ｍ２の性状を確認した。但し、背圧管３の傾斜角度θは４５［度］とした。

同時に、この下水処理場の既存設備である従来例に係るし渣洗浄装置と脱水装置を用いた場合の、洗浄脱水前後のし渣Ｍ１，Ｍ２の性状も併せて確認した。前記従来例に係るし渣洗浄装置はスクリーンコンベア方式によるものであり、前記従来例に係る脱水装置はロータリプレス方式によるものである。

以上の実証試験結果を図８、図９および表２に示す。図８は前記実証試験による洗浄脱水後のし渣の含水率の分析結果、図９は前記実証試験による洗浄脱水後のし渣のＳＳ含有量の分析結果を示す。表２は、洗浄脱水前後のし渣の分析結果の平均値をまとめたものである。これらの実証試験結果について要約すると以下の通りである。

先ず、含水率については、洗浄前のし渣の含水率は平均８９．６％であったが、本発明に係るし渣洗浄脱水機によって、平均５７．８％、最高５３．６％まで低減することができた。一方、従来例に係る前記既存設備による含水率は平均６８．７％であった。従って、本発明に係るし渣洗浄脱水機による洗浄脱水後のし渣の含水率は、前記従来例に比べて１１％程度低く、脱水性能の指標である含水率７０％以下を大きくクリアした。

また、ＳＳ含有量については、洗浄前し渣の平均ＳＳ含有量１０４．５ｇ／ｋｇ（ｄｒｙ）が、本発明に係るし渣洗浄脱水機によって、平均１６．７ｇ／ｋｇ（ｄｒｙ）まで低減した。一方、従来例に係る前記既存設備によるＳＳ含有量は平均１４．４ｇ／ｋｇ（ｄｒｙ）であり、本発明に係るし渣洗浄脱水機によって、前記従来例と同等レベルの洗浄性が得られることを確認した、また、洗浄性能の指標であるＳＳ除去率８０％以上をクリアした。

更に、洗浄脱水後のし渣に糞塊の付着は認められず、臭気についても洗浄前と比較して大幅に軽減されており、従来例に係る既存設備と比較しても同等程度であった。また、洗浄後のし渣は洗浄前のし渣の原型を留めておらず、紙類は繊維状となるまで粉砕されていることを確認した。

以上、本発明に係るし渣洗浄脱水機の実証試験において、背圧管長さＬを２ｍ以上、傾斜角度θを４５度として、図７に示した最適運転フローによるし渣の洗浄脱水を行なうことにより、本発明に係るし渣洗浄脱水機の脱水性能と洗浄性能が、少なくとも従来例に係るし渣洗浄装置と脱水装置と同等以上で、かつ夫々の目標指標を達成することが確認できた。

そこで、次に、本発明のし渣洗浄脱水機に係る背圧管について、更に最適な条件を確定するため、この背圧管の水平面から上向きの傾斜角度θおよび背圧管長さＬを変更して実験した実施例について以下説明する。先ず、背圧管の前記傾斜角度θを３０〜６０度に変更して実験した実施例について、以下表３および図１０を参照しながら説明する。図１０は、表３に示した背圧管の傾斜角度θに対する洗浄脱水後のし渣の含水率、ＳＳ除去率の分析結果をグラフに示す図である。

本実施例において、図６に示した実験フローによって採取したし渣（Ｍ１）１０Ｌを、本発明に係るし渣洗浄脱水機１に投入し、その背圧管３の前記傾斜角度θを３０〜６０度の範囲に変更して、夫々の洗浄脱水後のし渣（Ｍ２）の含水率とＳＳ除去率を分析した。

前記傾斜角度θが３０度の比較例１では、脱水後の含水率目標値７０％以下、ＳＳ除去率目標値８０％以上の何れも満足していない上、し渣に糞塊が残留しており洗浄性も不良であった。これは、背圧管によってし渣へ作用する背圧が不十分なため、脱水が十分行なわれない上、し渣に隙間を生じて洗浄水がショートパスし十分な洗浄効果が得られないことによる。

次に、前記背圧管の傾斜角度θを３０度を超えて増加させていくと、この傾斜角度θの増加に伴いし渣に作用する背圧も増加するため、脱水性が徐々に向上しその結果含水率が低下して行き、し渣の隙間も低減されて洗浄効果も得られるようになる。その結果、前記背圧管の傾斜角度θを３５〜５５度の範囲に増加させる実施例２〜６においては、前記傾斜角度θの増加に伴い、含水率の低下とＳＳ除去率の増加が認められ何れの目標値も満足して、し渣の洗浄性も良好な結果が得られた。

更に、前記傾斜角度θが６０度となる比較例７に至ると、含水率およびＳＳ除去率の何れの目標値も満足する上し渣の洗浄性も良好であったが、駆動モータ電流値が定格値７．６［Ａ］の９０％（＝６．８［Ａ］）を越えるので、前記傾斜角度θを６０度以上とするのは駆動モータの過負荷を招く恐れがあり好ましくない。

即ち、傾斜角度θが５５度を超えると、含水率の低下およびＳＳ除去率の上昇の度合いが低下するとともに、駆動モータの電流値が急激に上昇し、動力コストが上昇してしまう。以上の結果から、本発明のし渣洗浄脱水機に係る背圧管は、水平面から上向きの傾斜角度３５〜５５度とするのが、加圧脱水されるし渣に適正な背圧を付与し、し渣洗浄脱水機を低動力でかつ安定して運転する上で好ましい。

次に、背圧管の長さＬについては、表１を用いて説明した基礎実験から２ｍ以上とするのが好ましいので２．５〜１０ｍの範囲に変更し、前記傾斜角度θの好ましい下限は上記の通り３５度であるため、傾斜角度θは３５度として実験を行なった。

その結果、背圧管長さＬを長くするに従って、傾斜角度θの増加と同様に脱水性と洗浄性が向上するが、この背圧管長さＬが７ｍを越えると、駆動モータの電流値が定格値の９０％を越えることを確認した。従って、本発明のし渣洗浄脱水機に係る背圧管の長さＬは、２ｍ〜７ｍとするのが、加圧脱水されるし渣に適正な背圧を付与し、し渣洗浄脱水機を低動力でかつ安定して運転する上で好ましい。

以上のような結果から、本発明に係るし渣洗浄脱水機によれば、前記ハウジングの出口に、水平面から上向きの傾斜角度が３５〜５５度のエルボ部とこのエルボ部後方で拡径された直管部とを備えて構成された背圧管を接続したので、コンパクトな１台の装置でし渣の効果的な洗浄と脱水が可能となるとともに、前記背圧管によってし渣を脱水する際の背圧を付与して、低動力で洗浄脱水後の前記し渣を長手方向上方の次工程投入部へ長距離搬送可能となった。

また、本発明に係るし渣洗浄脱水機は、スクリュー軸が正転、逆転何れも可能なよう構成されたので、洗浄中に前記スクリュー軸を正転、逆転させてし渣を前進、後進させ、前記し渣全体を万遍なく洗浄することが可能となった。

更に、本発明に係るし渣洗浄脱水機は、前記背圧管を構成する直管部の内径が、前記ハウジングの出口内径より少なくとも２０ｍｍ以上拡径して構成されたので、洗浄脱水後のし渣の外表面に対する背圧管の接触抵抗が大幅に低減され、前記し渣の長距離搬送がスムーズに行なえるようになった。

本発明のし渣洗浄脱水機に係る背圧管を構成する直管部は、中心線が直線をなす直管で構成されても良いが、必ずしもこのような直管に限定されることなく、中心線が多少の曲線をなす曲管であっても良い。また、前記背圧管は、断面が中空円形を有する管として説明したが、必ずしも中空円形断面に限定されることなく、例えば断面が中空多角形を有する管であっても良い。

本発明の実施の形態に係るし渣洗浄脱水機全体を示す模式的外形図である。 本発明の実施の形態に係るし渣洗浄脱水機を一部切り欠いて示す模式的部分縦断面図である。 図２の矢視Ａ−Ａを示す模式的横断面図である。 本発明の実施の形態に係るし渣洗浄脱水機のエキセントリック型背圧管を示す外形図である。 本発明の他の実施の形態に係るし渣洗浄脱水機のエキセントリック型背圧管を示す外形図である。 本発明に係るし渣洗浄脱水機によるし渣洗浄脱水の実施例に関する実験フローを示す図である。 本発明に係るし渣洗浄脱水機によるし渣洗浄脱水の実施例において、最終的に決定した最適運転フローを示す図である。 本発明に係るし渣洗浄脱水機の実証試験による洗浄脱水後のし渣の含水率の分析結果を示す図である。 本発明に係るし渣洗浄脱水機の実証試験による洗浄脱水後のし渣のＳＳ含有量の分析結果を示す図である。 表３に示した背圧管の傾斜角度θに対する洗浄脱水後のし渣の含水率、ＳＳ除去率の分析結果をグラフに示した図である。 従来例に係る一体形し渣洗浄脱水装置の基本構成図である。 図１１の一体形し渣洗浄脱水装置に用いられるスクリーン式し渣除去装置を示す一部切欠概略斜視図である。 他の従来例に係るし渣洗浄脱水装置の実施例の内部構造を説明する縦断面図である。 図１３のし渣洗浄脱水装置に配備されている圧力調節管の構造を示す縦断面図である。

符号の説明

Ｍ１：洗浄脱水前のし渣， Ｍ２：洗浄脱水後のし渣，
１：し渣洗浄脱水機， ２：し渣洗浄脱水機本体，
３：背圧管， ３ａ：直管部， ３ｂ，３ｅ：レデューサ部，
３ｃ，３ｄ：エルボ部，
４：ハウジング，
５：スクリュー軸，５ａ：スクリュー，５ｂ：スクリュー（小ピッチスクリュー），
６：駆動モータ， ７：減速機，
８：投入部， ８ａ：受入ホッパー，
９：洗浄ゾーン， １０：脱水ゾーン，
１１：スクリュー洗浄水供給路，
１２：スクリュー洗浄水供給口， １２ａ：スクリュー洗浄水，
１３：ロータリジョイント，
１４：投入部洗浄水供給ノズル， １４ａ：投入部洗浄水，
１５：スクリュー洗浄水供給ノズル， １５ａ：スクリュー洗浄水，
１６：洗浄部洗浄水供給ノズル， １６ａ：洗浄部洗浄水，
１７：脱水部洗浄水供給ノズル， １７ａ：脱水部洗浄水，
１８：スクリーン， １８ａ：洗浄排水，
１９：排水トレイ，
２０：トレイ内洗浄水供給口， ２０ａ：トレイ内洗浄水，
２１：排水口， ２１ａ：排水，
２５：次工程のホッパー，
３０：汚水沈砂池， ３１：スクリーン， ３２：コンベア，
３３：シュータ， ３４：容器， ３５：洗浄水，
３６：洗浄用ポンプ

Claims (6)

1. ハウジング内に、駆動モータにより回転されるスクリュー軸と、このスクリュー軸外周に設けられスクリュー軸の回転によりし渣を搬送するためのスクリューとを収納し、前記ハウジングの入口側から出口側に向かって、し渣を投入するためハウジング上部に開口された投入部と、前記スクリュー軸の軸心に貫通して設けられたスクリュー洗浄水供給路からスクリュー洗浄水供給ノズルを介して噴射されたスクリュー洗浄水により前記し渣を洗浄するための洗浄ゾーンと、前記スクリュー軸外周に設けられたスクリューを小ピッチ化し、この小ピッチスクリューの回転によって洗浄後のし渣を加圧脱水する脱水ゾーンとを備えるとともに、前記ハウジングの出口に、加圧脱水される前記し渣に背圧を付与するため、水平面から上向きの傾斜角度が３５〜５５度に形成されたエルボ部とこのエルボ部後方で拡径された直管部とを備えて構成された背圧管を接続したことを特徴とするし渣洗浄脱水機。
2. 前記スクリュー軸が正転、逆転何れも可能なよう構成されたことを特徴とする請求項１に記載のし渣洗浄脱水機。
3. 前記背圧管を構成する直管部の内径が、前記ハウジングの出口内径より、少なくとも２０ｍｍ以上拡径して構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のし渣洗浄脱水機。
4. 前記背圧管を構成する直管部の内径が、前記ハウジングの出口内径に対し、エキセントリックに接続して構成されたことを特徴とする請求項３に記載のし渣洗浄脱水機。
5. 前記洗浄ゾーンに、前記スクリューによって搬送されて来たハウジング内のし渣を洗浄するための洗浄部洗浄水供給ノズルを備えるとともに、前記洗浄ゾーンを含むハウジングの下部に、洗浄後の前記し渣から前記洗浄水を分離するためのスクリーンを備えたことを特徴とする請求項１乃至４のうちの何れか一つの項に記載のし渣洗浄脱水機。
6. 前記脱水ゾーンに、この脱水ゾーンを洗浄するための脱水部洗浄水供給ノズルを備えたことを特徴とする請求項１乃至５のうちの何れか一つの項に記載のし渣洗浄脱水機。

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